用渦街流量計代替孔板流量計探討

渦街流量計與孔板流量計目前的技術(shù)水平
渦街流量主的基本結(jié)構(gòu)由渦街發(fā)生體、檢測元件、信號處理放大電路組成，目前對于渦街發(fā)生體的研究已達(dá)到相當(dāng)完善的程度，以三角型發(fā)生體為*型體，檢測元件有熱敏電阻、應(yīng)變片、壓電晶體、差動電容、超聲波等。信號處理部分有許多已微機(jī)化。渦街流量計具有安裝方便（可直接在管道上安裝）、體積小、互換性強(qiáng)、長期運行精度高，可適用于大多數(shù)液體、氣體和蒸氣測量。目前世界市場的渦街流量計的銷售額每年遞增30%左右。
目前,孔板流量計的技術(shù)發(fā)展水平仍以確定的經(jīng)驗公式為基礎(chǔ)，1980年標(biāo)準(zhǔn)化組織將R541與R781兩個標(biāo)準(zhǔn)合并成標(biāo)準(zhǔn)ISO5167（1980）。
孔板節(jié)流裝置由于結(jié)構(gòu)簡單，造價低、可靠等優(yōu)點，它幾乎適用于所有介質(zhì)測量，而與之配套的差壓變送器發(fā)展迅速，使其本身具有的不足得以彌補。

2、渦街流量計與孔板流量計綜合性能評價
孔板流量計（簡稱孔板）由節(jié)流件取壓裝置和差壓變送器組成，導(dǎo)壓管對于易凍的場所需要有伴熱措施，一個流量測量回路靜密封點為20個左右，使用中存在如下問題：
易凍、易堵、易漏、伴熱容易造成差壓變送器器件老化、某些場合導(dǎo)壓管需加隔離液，由于伴熱或工藝操作不穩(wěn)，正、負(fù)導(dǎo)壓管隔離液液線常常不等，產(chǎn)生液柱差，使流量指示不準(zhǔn)。
以上都會使流量系數(shù)發(fā)生變化，測量精度降低,管縮短導(dǎo)壓管把差壓變送器直接安裝在管道上，但仍有流動的死區(qū)。
渦街流量計（簡稱渦街）只有3個靜密封點，不易泄漏 ，沒有流動的死區(qū)，不需伴熱保溫，不受流體重度、溫度、壓力、和粘度等影響，流量系數(shù)長期不變。
但渦街在有振動場合使用時，會使流量測量不準(zhǔn)。目前，市場上已推出抗振型的渦街，來克服振動對流量測量不準(zhǔn)的影響。
（1）初步投資
一臺進(jìn)口渦街大約2萬元人民幣（DN15-DN50），而一臺節(jié)流裝置包括差壓變送器、孔板及法蘭、導(dǎo)壓管、閥門、保溫箱或保護(hù)箱也需1.5萬元人民幣，從長遠(yuǎn)觀點看、采用渦街仍然是合算的。
（2）安裝費用
渦街安裝簡單，只需保證流量計前后有一定的直管段即可，孔板直線段、同心度、導(dǎo)壓管、變送器、保溫箱都有一定的安裝要求、安裝費用是渦街的數(shù)倍。
（3）維護(hù)費用
渦街除在計量上要求周期性標(biāo)定外，一般不會出現(xiàn)故障，而孔板則不然，消漏，定期排污，灌隔離液，更換導(dǎo)壓管、閥門、保溫、清洗孔 板等，有一定的維護(hù)量。如200套流量孔板測量回路（需保溫伴熱），每二年，保溫伴熱系統(tǒng)改造就得投入一定的維修費，這還不包括差壓變送器的更新，孔板更新費用。算下來足可以買一定數(shù)量的進(jìn)口渦街.
（4）運行成本
1.蒸氣消耗費用
如200套流量孔板測量回路（需保溫伴熱），每 個伴熱點耗汽0.02t/h，如果每年平均按4300小時計算，蒸汽費用為40元/噸，則每年需消耗汽費用大約為68.8萬元,每個回路每年耗費用為0.344萬元。
2.能耗費用
渦街的壓力損失比孔板小，約是孔板的1／15。因此，長期的運行對泵及風(fēng)機(jī)能耗費少。孔 板是渦街的15倍，當(dāng)用于氣體或蒸汽流量測量時，由于密度小，同一管徑體積流量大，壓力損失更是嚴(yán)重，耗能費更高。
3.泄漏排污費
排污費視排污次數(shù)，一般為每年約20次左右，排出的污物及物料污染大氣環(huán)境，污水超標(biāo)，環(huán)保部門也要對其罰款。
（5）長期運行精度
孔 板的設(shè)計系統(tǒng)精度1.5%-2.5%，由于差壓與流量是菲線性關(guān)系，當(dāng)流量低于30%時，誤差增大，氣體太為嚴(yán)重，另一方面，由于使用介質(zhì)的長期磨損，銳角變鈍，使流量系數(shù)發(fā)生變化，也是影響精度的一個重要原因。
由于渦街的特殊結(jié)構(gòu)，當(dāng)精度經(jīng)實際確定后（約為0.5%-1%測量值），精度幾乎是不變的。
（6）可互換性
同一臺渦街可測量氣體、液體及蒸汽的流量，電子線路板及敏感元件對不同呂徑的流量計來說都有是通用的，信號輸出通常有三種形式：脈沖、模擬及數(shù)字信號。可以通過電路板的開關(guān)來切換，用戶可隨時根據(jù)自己的需要切換到另一種輸出信號。更改量程也很容易，對模擬輸出來說，只需改變輸入的脈沖頻率行了。
孔板則不然，孔徑是為特定的介質(zhì)而設(shè)計的，互換性差，改變量程也比較困難，需重新計算孔板。
（7）量程比
由于渦街的輸出頻率與流量成線性關(guān)系，則流量的量程比可達(dá)20：1－80：1，例如：Foxboro公司的渦街流量計測量氣體及蒸氣的量程比為80：1，測量液體的量程比為40：1，能適應(yīng)工藝流量測量量程較大的要求，精度仍能保證。
差壓流量計的差壓與流量成非線性關(guān)系，在小流量時測量不準(zhǔn)，量程比只有3：1－5：1。如果擴(kuò)大量程比，必須設(shè)法提高差壓變送器的精度。
（8）可靠性
現(xiàn)在有種更為可靠的渦街出現(xiàn)，它在一個表體上安裝了兩套電子線路、兩套敏感元件，且相互獨立，可用于重要的流量測量場合，差壓式流量計難以做到這點。
（9）節(jié)能效果
如蒸氣用量為120t/h,壓力為3.9Mpa,溫度為445oC,如果用孔 板測量蒸氣，造成壓力損失為0.03-0.05Mpa，如按0.03Mpa算，這塊孔 板所豪耗電能為82kW，按一年300天計，每年耗電59萬kW/h折算標(biāo)準(zhǔn)煤為68.5t,如果采用渦街能耗僅為孔 板的1/15-1/20,若以1／20計，則每年僅耗煤3.34噸，僅占孔 板能耗的3.33%。
（10）一次元件的流量特性對控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響
由于渦街的輸出頻率與流量成線性關(guān)系，當(dāng)它與調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)器級成一個控制系統(tǒng)時，相當(dāng)于一個時滯和時間常數(shù)都小到可忽略的一個滯后環(huán)節(jié)，可視為比例環(huán)節(jié)，廣義對象的特性*取決于回路中其他環(huán)節(jié)，對控制系統(tǒng)幾無影響，
孔板則不然，由于它的輸出與流量成線性關(guān)系，回路增益隨著流量而變化 ，雖然利用調(diào)節(jié)閥的流量特性來補償廣義對象的線性影響，但效果并不明顯，因此，必須引入開方器，開方器的引入雖然使廣義對象的特性不隨工作點而變化，明顯改變了調(diào)節(jié)品質(zhì)，但在小流量時反應(yīng)快、靈敏、容易引起系統(tǒng)，調(diào)節(jié)誤差增大。
綜上所述，渦街在許多流量測量中用渦街來代替孔板是可行的， 既省錢又省力，它確實給流量測量來許多好處。